【摘要】：腦血管疾病以其高死亡率和高致殘率嚴(yán)重威脅著人類生命健康,加之近年來(lái)病發(fā)率不斷攀升并伴有年輕化趨勢(shì),腦血管疾病的早期預(yù)警與診斷成為學(xué)術(shù)界亟待解決的課題之一。經(jīng)顱多普勒超聲測(cè)量設(shè)備以其無(wú)輻射、無(wú)創(chuàng)傷、費(fèi)用低且實(shí)時(shí)性良好等特點(diǎn),在顱內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)研究和臨床檢測(cè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。但目前使用的傳統(tǒng)型經(jīng)顱多普勒超聲測(cè)量設(shè)備存在著對(duì)超聲窗和大腦血管定位困難以及難以捕捉微栓子運(yùn)動(dòng)軌跡等缺點(diǎn)。為了克服以上弊端,本文設(shè)計(jì)了一種便攜式功率M模式經(jīng)顱多普勒超聲測(cè)量系統(tǒng),它通過(guò)功率M模式成像技術(shù)(PMD)監(jiān)測(cè)超聲波束發(fā)射方向上全部檢測(cè)深度的血流狀態(tài)分布信息,能夠輕松定位超聲窗和血管;該系統(tǒng)采用雙通道高速AD采樣和雙FIFO乒乓工作模式來(lái)確保良好的實(shí)時(shí)性和數(shù)據(jù)的連續(xù)性,并以模擬與數(shù)字相結(jié)合的方式降低了對(duì)高速采樣頻率的需求,減小了數(shù)據(jù)后處理運(yùn)算量;此外還簡(jiǎn)化了信號(hào)復(fù)雜度,提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率和集成度。系統(tǒng)的硬件模擬電路部分實(shí)現(xiàn)了超聲波發(fā)射與接收、回波降噪與放大、信號(hào)解調(diào)與相位調(diào)整等功能;數(shù)字電路部分以FPGA為核心進(jìn)行狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì),產(chǎn)生系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的工作時(shí)鐘和控制時(shí)序。本文以高速USB作為硬件電路和上位機(jī)之間數(shù)據(jù)和信息交互的橋梁,USB設(shè)計(jì)包括以CYPRESS微處理芯片為基礎(chǔ)的固件程序開(kāi)發(fā)和上位機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā),兩方相互配合,將采樣數(shù)據(jù)以塊傳輸模式上行發(fā)送至上位機(jī),而參數(shù)消息和控制命令通過(guò)控制傳輸方式下行發(fā)送至FPGA控制中心。軟件部分采用多線程工作機(jī)制來(lái)提高系統(tǒng)工作效率,對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波降噪處理并生成PMD圖譜;采用短時(shí)傅里葉變換、對(duì)數(shù)處理和偽彩色變換計(jì)算選通深度采樣信號(hào)的功率譜并生成聲譜圖,為臨床醫(yī)生提供更為詳細(xì)準(zhǔn)確的血流形態(tài)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參考依據(jù)。本系統(tǒng)通過(guò)硬件電路設(shè)計(jì)、USB固件驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)以及PC數(shù)據(jù)后處理等模塊共同實(shí)現(xiàn),小型便攜、實(shí)時(shí)性良好,并配備有多種工作模式探頭,能夠滿足不同的檢測(cè)需求,對(duì)腦血管疾病的預(yù)防與診斷有重要作用。
【圖文】：

圖 1-1 常用便攜式和工作站式 TCD 測(cè)量?jī)x為一種無(wú)創(chuàng)無(wú)輻射的新興技術(shù)在臨床檢測(cè)中備受青睞，當(dāng)前 TCD 要應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個(gè)方面[7,14,15]：動(dòng)脈血流速度度是經(jīng)顱多普勒檢測(cè)中最具有代表性意義的參數(shù)，不同時(shí)期的血流病理信息，其中最為常用的速度值為平均血流速度和收縮期峰值速因素有很多，例如性別、年齡、心輸出量、二氧化碳分壓以及紅細(xì)，因此血流速度的個(gè)體差異性較大。但這種差異對(duì)于相同個(gè)體的左床中如果大腦中動(dòng)脈（MCA）和大腦前動(dòng)脈（ACA）左右兩側(cè)的上，則認(rèn)為發(fā)生異常。該指標(biāo)常用于：動(dòng)脈狹窄診斷：TCD 的一個(gè)最主要的臨床應(yīng)用就是對(duì)動(dòng)脈血管狹窄化、顱內(nèi)動(dòng)脈炎等原因都會(huì)造成血管管徑減小，由流體力學(xué)可知，，位血流速度增加，因此在臨床中，血流速度增加是判斷血管發(fā)生狹

第一章 緒論無(wú)需依靠傳統(tǒng)的音頻輸出通道辨別血流聲音和觀察血流速度頻譜圖，即可觀察信號(hào)的運(yùn)動(dòng)情況。圖 1-2 為運(yùn)用了 PMD 成像技術(shù)的 TCD 檢測(cè)示意圖，其中圖 A-E 分別為后交通com）、右側(cè)椎動(dòng)脈（RVA）、基底動(dòng)脈（BA）、左側(cè)大腦后動(dòng)脈（LPCA）和左（LVA）的綜合圖譜顯示，每一幅單獨(dú)的小窗中，上半部分顯示區(qū)域?yàn)?PMD圖，下半部分顯示區(qū)域?yàn)楣鈽?biāo)所選中深度的聲譜圖[8,16]。在 PMD 血流分布圖和紅色分別表示血液背離探頭運(yùn)動(dòng)和血流朝向探頭運(yùn)動(dòng)，亮度則表示了血流速。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH77

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本文編號(hào)：2702227